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常用齒輪的熱處理畸變原因及處理對策

2020-09-08 23:32:58

 (1)圓柱齒輪畸變


1)畸變原因。滲碳淬火圓柱齒輪由于花鍵、鍵槽的淬火變形,造成配合不好。這種變形是由于形狀不一引起的質量差異所造成。


2)對策。設計成不易發生變形的形狀,如設計均勻的幅板孔;開減重槽、孔等,主要是使冷卻均勻進行。從設計上考慮,在形狀方面不能開減重槽、孔時,可以通過試驗,取得變形的定量數據,在機加工時,提前預留出變形量進行預修正。


滲碳后去除輪齒之外的表面滲碳層,然后再淬火,這也是一種防止變形的方法,對于大型齒輪特別有效。


 (2)螺旋傘齒輪的淬火畸變


1)畸變危害。由于熱處理畸變,與標準齒輪嚙合時,造成接觸點(接觸印痕)移動很大,所以不能承受運轉中的載荷,造成齒輪的早期損壞。


2)對策。一般情況下常常是由于材料的淬透性的不同,即材料成分的差異所造成的。因此,應嚴格控制材料成分的均勻性,使用淬透性帶窄的材料,采取淬透性差值不大的材料。


 (3)減小高頻淬火齒輪畸變的方法


1)通用方法


①應根據齒輪選擇材料、齒輪大小及所要求的硬化層深度,并考慮到利用其淬透性,通常多使用40、45碳鋼。


②齒輪坯料的鍛造應當充分,毛坯纖維無方向性、晶粒均勻、非金屬夾雜物均勻且具有特定形狀等。


③高頻淬火前應進行預處理,如調質或正火,以適應高頻快速加熱和均勻奧氏體化的要求。


④應選定適當的硬化層深度和形狀,特別是當硬化層深度超過一定的需要量時,就會成為變形的主要原因。一般情況下,當模數在6~12mm之間時采用如下硬化層深度:


齒面硬化層深度=(0.2~0.3)×m


齒根硬化層深度= (0. 16~0.28)×m


2)齒輪高頻淬火特有的防止變形方法


①可根據齒輪形狀、大小、材料、設備狀況,選定合適的方法。淬火方法不同,淬火變形的傾向、變形量等也不同。


②從齒輪設計和加工方面防止淬火變形的方法


a.輪輻厚度要大于齒寬的1/3,大約位于齒寬中間的對稱位置上。由于加熱中間部位時,齒面上的熱量往輪輻擴散,因此可將整個齒面預熱到150℃左右。


b.輪轂的壁厚要與齒形太小相對應,以保證足夠的強度。


c.一般要把齒輪嚙合中心置于齒寬的中間,盡可能做成凹形齒,凹下量為0.1mm左右。


d.當齒形頂端發生膨脹與相嚙合的齒輪根部發生硬性接觸(干涉)時,就要通過研磨等方法修復齒頂。


(4)滲碳齒輪淬火畸變的對策


1)預熱時緩慢加熱。尤其對于大型齒輪更要注意這一點。


2)滲碳的前處理在粗加工后進行調質處理。如940℃加熱,保溫時間以30min/in計算,然后油冷;油冷后在700℃下進行球化處理,保溫時間按60min/in計算。經過這種處理后,毛坯組織能達到預期的細化和均勻化,同時也可不必擔心出現鐵素體的帶狀組織和塊狀組織。


3)改進滲碳淬火工藝。為了避免快速加熱,在相變點附近750℃×40min進行預熱;降低滲碳溫度至900℃和淬火溫度810℃×30min進行油淬。


4)為了防止淬火時的花鍵孔變形,可將錐形軸襯裝入花鍵孔內并進行加熱。


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